六、(4)箱体类零件加工工艺及常用工艺装备

箱体类零件加工工艺用常用工艺装备第一节概述一、箱体类零件的功用及结构特点二、箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯第二节平面加工方法和平面加工方案一、刨削二、铣削三、磨削四、平面的光整加工五、平面加工方案及其选择第三节铣削加工常用工艺装备一、常用尖齿铣刀用其应用二、铣床夹具第四节箱体孔系加工及常用工艺装备一、箱体零件孔系加工的加工二、箱体孔系加工精度分析三、镗夹具（镗模）四、联动夹紧机构第五节典型箱体零件加工工艺分析一、主轴箱加工工艺过程及其分析二、分离式齿轮箱体加工工艺过程及其分析第一节概述一、箱体类零件的功用及结构特点箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。第一节概述二、箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯（一）箱体零件的主要技术要求箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。以某车床主轴箱为例，1.主要平面的形状精度和表面粗糙度2.孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度3.主要孔和平面相互位置精度第一节概述二、箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯（二）箱体的材料及毛坯箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇铸后应安排时效或退火工序。第二节平面加工方法和平面加工方案一、刨削刨削是单件小批量生产的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可达IT9~IT7级，表面粗糙值为Ra12.5~1.6μm。刨削可以在牛头刨床或龙门刨床上进行，但刨削所需的机床、刀具结构简单，制造安装方便，调整容易，通用性强。因此在单件、小批生产中特别是加工狭长平面时被广泛应用。第二节平面加工方法和平面加工方案二、铣削铣削是平面加工中应用最普遍的一种方法，利用各种铣床、铣刀和附件，可以铣削平面、沟槽、弧形面、螺旋槽、齿轮、凸轮和特形面，第二节平面加工方法和平面加工方案二、铣削(一）铣削的工艺特征及应用范围铣刀由多个刀齿组成，各刀齿依次切削，没有空行程，而且铣刀高速回转，因此与刨削相比，铣削生产率高于刨削，在中批以上生产中多用铣削加工平面。当加工尺寸较大的平面时，可在龙门铣床上，用几把铣刀同时加工各有关平面，这样，既可保证平面之间的相互位置精度，也可获得较高的生产率。铣削工艺特点如下：1.生产效率高但不稳定2.断续切削3.半封闭切削第二节平面加工方法和平面加工方案二、铣削(二）铣削用量四要素l、铣削速度铣刀旋转时的切削速度。2、进给量指工件相对铣刀移动的距离，分别用三种方法表示：f、fz、vf。(1)每转进给量f指铣刀每转动一周，工件与铣刀的相对位移量，单位为mm/r；(2)每齿进给量fz指铣刀每转过一个刀齿，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z；(3)进给速度vf三者之间的关系为：3、铣削深度ap指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。4、铣削宽度ac指垂直于铣刀轴线并垂直于进给方向度量的切削层尺寸。nzfnfvzf第二节平面加工方法和平面加工方案二、铣削(三）铣削方式及其合理选用1.铣削方式的选用铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动关系。(1)周铣法（圆周铣削方式）周铣法铣削工件时有两种方式，即逆铣与顺铣。铣削时若铣刀旋转切入工件的切削速度方向与工件的进给方向相反称为逆铣，反之则称为顺铣。第二节平面加工方法和平面加工方案二、铣削(三）铣削方式及其合理选用(2)端铣削方式①对称铣削铣刀轴线始终位于工件的对称面内，它切入、切出时切削厚度相同，有较大的平均切削厚度。一般端铣多用此种铣削方式，尤其适用于铣削淬硬钢。②不对称逆铣铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切入时切削厚度最小，切出时切削厚度最大。这种加工方法，切入冲击较小，切削力变化小，切削过程平稳，适用于铣削普通碳钢和高强度低合金钢，并且加工表面粗糙度值小，刀具耐用度较高。③不对称顺铣铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切出时切削厚度最小，这种铣削方法适用于加工不锈钢等中等强度和高塑性的材料第二节平面加工方法和平面加工方案二、铣削2.铣削用量的选择铣削用量的选择原则是：“在保证加工质量的前提下，充分发挥机床工作效能和刀具切削性能”。在工艺系统刚性所允许的条件下，首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac；其次选择较大的每齿进给量fz；最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vc。1.铣削深度ap和铣削宽度ac的选择2.进给量的选择每齿进给量fz是衡量铣削加工效率水平的重要指标。粗铣时fz主要受切削力的限制，半精铣和精铣时，fz主要受表面粗糙度限制。3.铣削速度vc的确定铣削速度的确定可查铣削用量手册，如《机械加工工艺手册》第l卷等2.铣刀的选择第二节平面加工方法和平面加工方案三、磨削平面磨削方式有平磨和端磨两种。1、平磨磨削薄片工件时，由于工件刚度较差，工件翘曲变形较为特出。变形的主要原因有两个：(1)工件在磨削前已有挠曲度（淬火变形）。当工件在电磁工作台上被吸紧时，在磁力作用下被吸平，但磨削完毕松开后，又恢复原形，如图6-11a所示。(2)工件磨削受热产生挠曲。磨削热使工件局部温度升高，上层热下层冷，工件就会突起，如两端被夹住不能自由伸展，工件势必产生翘曲。针对这种情况，可用开槽砂轮进行磨削。第二节平面加工方法和平面加工方案四、平面的光整加工（一）研磨研磨加工是应用较广的一种光整加工。加工后精度可达IT5级，表面粗糙度可达Ra0.1~0.006μm。既可加工金属材料，也可以加工非金属材料。研磨的方法按研磨剂的使用条件分以下三类:1．干研磨2．湿研磨3．软磨粒研磨（二）刮研刮研平面用于未淬火的工件，它可使两个平面之间达到紧密接触，能获得较高的形状和位置精度，加工精度可达IT7级以上，表面粗糙度值Ra0.8～0.1μm。第三节铣削加工常用工艺装备一、铣削刀具（一）加工平面用铣刀1、圆柱形铣刀圆柱形铣刀一般用于在卧式铣床上用周铣方式加工较窄的平面。第三节铣削加工常用工艺装备一、铣削刀具（一）加工平面用铣刀2.面铣刀第三节铣削加工常用工艺装备一、铣削刀具（二）加工沟槽用的铣刀1.三面刃铣刀2.锯片铣刀3.立铣刀第三节铣削加工常用工艺装备一、铣削刀具（二）加工沟槽用的铣刀4.波形刃立铣刀5.鍵槽铣刀第三节铣削加工常用工艺装备（三）加工成型面用的铣刀1.模具铣刀模具铣刀用于加工模具型腔或凸模成形表面。模具铣刀是由立铣刀演变而成的，如图6-24所示。按工作部分外形可分为圆锥形平头、圆柱形球头、圆锥形球头三种。硬质合金模具铣刀用途非常广泛，除可铣削各种模具型腔外，还可代替手用锉刀和砂轮磨头清理铸、锻、焊工件的毛边，以及对某些成形表面进行光整加工等。该铣刀可装在风动或电动工具上使用，生产效率和耐用度比砂轮和锉刀提高数十倍。第三节铣削加工常用工艺装备二、铣床夹具（一）铣削加工的常用装夹方法(1)直接装夹在铣床工作台上(2)用机床用平口虎钳装夹工件(3)用分度头装夹工件(4)用V形架装夹工件(5)用专用夹具装夹工件专用夹具定位准确、夹紧方便，效率高，一般适用于成批、大量生产中。第三节铣削加工常用工艺装备二、铣床夹具（二）铣床夹具的主要类型1.直线进给式铣夹具2.圆周进给铣床夹具第三节铣削加工常用工艺装备二、铣床夹具（三）专用铣床夹具的结构分析1.杠杆铣斜面铣夹具第三节铣削加工常用工艺装备二、铣床夹具（三）专用铣床夹具的结构分析2.双件铣双槽专用夹具第三节铣削加工常用工艺装备二、铣床夹具（四）铣床夹具的设计要点1.铣夹具的总体设计及夹具体2.铣床夹具的安装3.铣床夹具的对刀装置第四节箱体孔系加工及常用工艺装备一、箱体零件孔系加工箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合，称为孔系。第四节箱体孔系加工及常用工艺装备一、箱体零件孔系加工（一）平行孔系的加工1.找正法(l)划线找正法、(2)心轴和块规找正、(3)样板找正法、(4)定心套找正法第四节箱体孔系加工及常用工艺装备一、箱体零件孔系加工（一）平行孔系的加工2.镗模法3.坐标法第四节箱体孔系加工及常用工艺装备一、箱体零件孔系加工（二）同轴孔系的加工1.利用已加工孔作支承导2.利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆3.采用调头镗第四节箱体孔系加工及常用工艺装备一、箱体零件孔系加工（三）交叉孔系的加工交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度误差。在普通镗床上主要靠机床工作台上的90º对准装置。因为它是挡块装置，结构简单，但对准精度低。当有些镗床工作台90º对准装置精度很低时，可用心棒与百分表找正来提高其定位精度，即在加工好的孔中插入心棒，工作台转位90º，摇工作台用百分表找正，如图6-45所示。第四节箱体孔系加工及常用工艺装备二、箱体孔系加工精度分析（一）镗杆受力变形的影响1．由切削力Fr所产生的挠曲变形2．镗杆自重G所产生的挠曲变形3．镗杆在自重G和切削力Fr共同作用下的挠曲变形第四节箱体孔系加工及常用工艺装备二、箱体孔系加工精度分析（二）镗杆与导向套的精度及配合间隙的影响在有导向装置的镗孔中，为了保证孔系加工质量，除了要保证镗杆与导套本身必须具有较高的几何形状精度外，尤其要注意合理地选择导向方式和保持镗杆与导套合理的配合间隙，在采用前后双导向支承时，应使前后导向的配合间隙一致。此外，由于这种影响还与切削力的大小和变化有关，因此在工艺上应如前所述，注意合理选择定位基准和切削用量，精加工时，应适当增加走刀次数，以保持切削力的稳定和尽量减少切削力的影响。第四节箱体孔系加工及常用工艺装备二、箱体孔系加工精度分析（三）机床进给运动方式的影响镗孔时常有两种进给方式：由镗杆直接进给；由工作台在机床导轨上进给。进给方式对孔系加工精度的影响与镗孔方式有关，当镗杆与机床主轴浮动联接采用镗模镗孔时，进给方式对孔系加工精度无明显的影响；而采用镗杆与主轴刚性联接悬臂镗孔时，进给方式对孔系加工精度有较大的影响。第四节箱体孔系加工及常用工艺装备三、镗夹具（一）镗夹具的设计要点1.镗套（1）镗套的结构选择（2）镗套的布置形式：单支承后引导、单支承前引导、双支承前后引导第四节箱体孔系加工及常用工艺装备（一）镗夹具的设计要点1.镗套双支承前后引导三、镗夹具第四节箱体孔系加工及常用工艺装备（一）镗夹具的设计要点2.镗杆镗杆的主要技术条件要求一般规定为：①镗杆导向部分的圆度与锥度允差控制在直径公差的1/2以内。②镗杆导向部分公差带为:粗镗为g6，精镗为g5。表面粗糙度值Ra0.8~0.4μm。③镗杆在500mm长度内的直线度允差为0.01~0.1mm。刀孔表面粗糙度一般为Ra1.6μm，装刀孔不淬火。三、镗夹具第四节箱体孔系加工及常用工艺装备（一）镗夹具的设计要点3.支架与底座镗模支架和底座多为铸铁件（一般为HT200），常分开制造。镗模支架应具有足够的强度与刚度，且不允许承受夹紧力。其典型结构和尺寸参见表6-5。镗模底座上要安装各种装置和元件，并承受切削力和夹紧力，因此必须有足够的强度与刚度，并保持尺寸精度的稳定性。三、镗夹具第四节箱体孔系加工及常用工艺装备（一）镗夹具的设计要点4.镗套与镗杆以及衬套等的配合选择镗套与镗杆、衬套等的配合必须选择恰当，过紧容易研坏或咬死，过松则不能保证加工精度。一般加工低于IT8级公差的孔或粗镗时，镗杆选用IT6级公差，当精加工IT7级公差的孔时，通常选用IT5级公差，见表6-7。当孔加工精度（如同轴度）高时，常用配研法使镗套与镗杆的配合间隙达到最小值，但此时应用低速加工。(二）镗床夹具典型结构分析三、镗夹具第四节箱体孔系加工及常用工艺装备(二）镗床夹具典型结构分析由于加工Ø98mm台阶孔时，镗刀杆上采用多排刀事先装夹，因此设计夹具时将镗套9外径取得较大，待装好刀的镗刀杆伸